技術支持下學生實證意識的有效培養

朱徐杰

【摘? ?要】信息技術的快速發展為探究性學習帶來前所未有的優化空間。教師要把握探究性學習的本質特征，借助微課、交互式一體機、平板電腦等技術手段優化探究過程，讓假設更合理，方法更科學，證據更可靠，論證更嚴密，使學生的實證意識在技術的支持下得以有效培養。

【關鍵詞】探究性學習;信息技術;實證意識

科學教學強調從實證出發探求結果，通過實證意識的培養發展學生的理性思維。小學生的思維方式尚停留在具體的認知上，對事物充滿好奇，對直觀事物感知較強，判斷事物主要以生活經驗或直覺為主，實證意識處于萌芽階段。指向實證意識培養的探究性學習是一種實踐性、綜合性的學習方式，是小學科學教學的常用手段。隨著智能化教育信息技術的發展，小學科學教學中教師、學生、教材和媒體這四要素的關系發生了變革，在一定程度上優化了探究過程，使學生的實證意識在技術的支持下得以有效培養。

一、實證意識——探究性學習的培養目標

信息技術與科學教學相融合的目標是為了突出學科的本質屬性和學生的主體地位，兩者融合的前提是準確把握探究性學習的本質，利用技術服務于科學探究，切勿為了體現技術的強大功能，而出現本末倒置、喧賓奪主的情況。

（一）把握本質——基于證據的科學解釋

課堂中的探究性學習一般分為三步：由生活現象引發問題，產生思維沖突并進行假設;通過實驗、觀察和調查等方式獲取證據，對假設進行驗證;基于可靠的證據對問題做出科學、合理的解釋。基于證據的解釋是這一過程的關鍵。由此可見，培養實證意識是探究性學習的主要目標，即培養學生從“假設”到“解釋”的能力，學生能基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判，進而提出創造性見解。

（二）有效培養——抓住探究進程的關鍵要點

有效培養學生實證意識的關鍵，是教師要基于探究性學習的本質，圍繞關鍵要素——證據，抓住探究進程的要點，使學生深刻理解做出猜想時要符合常理，實驗方案和操作方法要規范合理，證據的選取必須真實可靠，用證據論證假設的過程必須有思維邏輯，即提升猜想的合理性、方法的科學性、證據的可靠性和論證的嚴密性（見圖1）。

二、技術支持——探究性學習的有效補充

在教學中發現，通過探究性學習培養學生的實證意識存在諸多困難，而應用智能化教育信息技術能在一定程度上破解這些難題。

（一）流于形式——培養實證能力困難重重

探究性學習具有很強的開放性和活動性，但存在兩個不足，影響了學生實證意識的有效培養。一是從課堂架構的角度來說，探究過程相對比較耗時，尤其是實驗操作、數據收集、交流論證等環節，往往在一節40分鐘的科學課中無法有效完成，從而限制了科學探究的開展。二是從學生學習的角度來說，缺乏思維深度參與。科學的猜想、方法的設計、科學的論證等探究環節都需要思維的積極參與，如果缺少交流表達、質疑批判，思維可視化程度不高，就難以留下思維參與探究的痕跡。

（二）凸顯思維——智能技術提供優良載體

十幾年前，現代信息技術孕育了多媒體教學。它融合了圖、文、影、音等信息輸入方式，給學生更多的感官刺激，便于他們學習知識。但學習主體與技術設備的關系依然是技術設備向學生輸入教學信息，與傳統講授式教學方式相比并沒有發生本質的變化。隨著信息技術的智能化發展，這兩者的關系發生了微妙的變化。技術設備慢慢變成學生輸出信息或是根據需求主動選擇信息的一種工具，便于學生思維的表達，具有雙向選擇的特征。這種變化有利于學生主體性的發揮，尤其為隱性思維的表達與交流帶來了便利。課堂逐漸呈現體驗增強、互動增強、思維增強等特征，符合探究性學習的本質特征，也為培養學生的實證意識提供了通道。

三、深度融合——技術優化探究進程

在新的技術環境下，信息技術在小學科學課堂中的應用形式主要有三種，即微課、交互式一體機和平板電腦。教師要合理發揮三者的不同優勢，從猜想的合理性、方法的科學性、證據的可靠性和論證的嚴密性這四個維度實現深度融合，切實提升探究性學習的效益，培養學生的實證意識。

（一）優化情境創設，讓假設更合理

猜想與假設是對問題中事物的因果性、規律性做出假定性的解釋，是科學探究的重要方法。教師要根據教學內容創設問題情境，提供必要的感官刺激，激活學生原有的知識和經驗，提出合理的假設。

例如，六年級上冊《誰選擇了它們》一課中，需要對黃蛙和綠蛙生活在不同環境的原因提出假設。針對學生對自然界缺乏必要認識的現狀，教師制作了1分鐘的微課視頻，集中播放各種動物捕食的鏡頭，如獅子捕食山羊、狗在水中捕魚、變色龍捕食螳螂等。微課是按照認知規律，運用信息技術呈現碎片化的學習內容及擴展素材的結構化數字資源，具有用時短、內容精、情境化的特點。微課為學生提供了真實、直觀、動態的自然界捕食現象，使學生迅速獲得了具體形象的認識。隨后，教師利用平板電腦讓學生玩“抓青蛙”的游戲——在綠色的背景下，有3只綠蛙和3只黃蛙在快速跳動，學生用手指點擊青蛙，比比誰抓得多，哪個顏色的青蛙多（見圖2）。學生發現，抓住的黃蛙明顯比綠蛙多。有了這樣的親身體驗，學生提出了假設：綠蛙明顯比黃蛙難抓，這與它的顏色有關;不同的身體顏色是為了適應不同的環境，是生活環境改變了物種的形態結構。

由此可見，微課和互動式平板游戲支持下的情境創設彌補了學生的認知短板，讓學生在虛擬的環境中激活原有經驗，獲得真實體驗，從而與自然界保護色的相關知識建立聯系，并以此來分析不同體色的蛙生存在不同環境里的原因，為提出合理的假設奠定了基礎。

（二）優化過程指導，讓方法更科學

方法的科學性主要是指實驗方案的合理性，即在猜想或假設的引導下，綜合利用已學過的知識、實驗儀器、實驗方法等，以獨立思考和交流探討的形式設計出可行性的方案。在方案設計的過程中，需要進行分析、綜合、比較、概括等思維活動，對思維素質具有較高的要求。但小學生以形象思維為主，正處于向邏輯思維過渡的階段，因而教師可以利用信息技術優化方案設計的指導過程，讓實驗方法更科學，實驗方案更具可行性。

依然以《誰選擇了它們》一課為例，學生需要設計模擬實驗來驗證不同顏色的蛙在不同背景中是否受到身體顏色的保護。在學生交流自己設計的實驗方案時，教師借助交互式一體機的相關功能，逐步呈現實驗方案。當學生需要綠色背景時，教師操控觸摸功能，在頁面上呈現一個綠色方框，需要黃色背景亦如此操作。學生要將不同顏色的蛙放到不同背景方框中，教師就利用一體機選擇、拖動、復制的功能，按學生的要求放到指定位置，數量、位置、顏色等都不受限制（見圖3）。

教師在智能技術的支持下，將實驗方案靈活、直觀地演示出來，可視化地展示學生的思維過程，不僅可以幫助學生清楚、形象地向全班學生闡述實驗方案，還能及時發現實驗步驟和實驗操作中的錯誤或瑕疵，從而進一步深入思考，客觀歸因，使實驗方案不斷完善，變得更科學。

（三）優化呈現方式，讓證據更可靠

證據呈現是科學論證的基礎，直接影響了實證的可靠性。學生在證據呈現中經常會出現實驗現象不清晰、耗費時間等問題。而技術支持下的教學環境能有效破解以上難題，優化實驗現象的呈現方式。

例如，五年級上冊的《我們的小纜車》是第四單元的起始課，旨在引導學生利用自己測量的數據來驗證“拉力大，小車運動得快;拉力小，小車運動得慢”這一假設。每個小組需要提供3個數據，全班9個小組共需板演27個數據，大約需要5分鐘。實驗數據是一種常見的證據，數據論證也是小學科學教學廣泛采用的一種論證方法。在數據論證的過程中需要通過收集全班的實驗數據放大樣本容量，將單一數據變為相對大數據，提升數據的可靠性。針對板演數據耗時、易出錯的弊端，教師將平板電腦引入課堂并設計制作程序頁面（見圖4）。學生在每次實驗操作結束后就立刻將數據輸入頁面，確保數據的可靠性;3次實驗結束后就能立即提交，耗時微乎其微。提前完成的小組還可以通過“查看結果”的按鈕查閱其他小組的數據，得到全班的大數據，滿足了學生數據分析的需求，提高了課堂教學效率。

此外，平板電腦的拍攝功能能清晰呈現實驗現象，其回放、慢放、快進等功能還有力支持了學生用各種形式呈現各種實驗現象，提升呈現的效果，既節約了教學時間，又便于學生觀察記錄，具有不可比擬的優勢。

（四）優化交流互動，讓論證更嚴密

論證，是指通過實踐操作取得實驗現象或數據后，與假設建立聯系，以判斷證據是否支持假設，能否形成合理的科學解釋。在論證時一般要面向全班學生進行互動式論述，學生容易出現突然語塞、思路不清、表述不明等現象。因此，利用信息技術輔助學生進行論證，可以讓論證過程更有序，表述更清晰，論證更嚴密。

以五年級上冊《光的反射》一課為例，學生利用手電筒、書本、鏡子和小球來驗證反射現象。實驗過程并不復雜，學生能順利獲取實驗現象，收集實驗證據，但由于光的傳播路線并不能直接看見，學生難以清晰、有效地進行論述。于是，教師為學生提供了一體機和相關軟件，讓學生把實驗現象拍攝下來，上傳到一體機上。論證時，學生出示有關實驗現象的照片，借助一體機的畫筆涂鴉功能，把光線的路徑畫了出來（見圖5），形象直觀地呈現了光的反射現象。便捷有效的智能技術為清晰完整的交流表達提供了支撐，為論證提供了更可靠的證據，促進學生科學思維的發展。

綜上所述，探究性學習是培養學生實證意識的重要路徑。教師要立足兒童立場，把握探究性學習的本質，充分發揮信息技術智能化的優勢，優化探究過程的關鍵環節，讓假設更合理，方法更科學，證據更可靠，論證更嚴密，使學生的實證意識在技術支持下得以有效培養。

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（浙江省桐鄉市濮院小學教育集團翔云小學

314500）